[發(fā)明專利]基于曲軸絕對轉角傳感器的發(fā)動機噴射及點火控制裝置

無效

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• 申請日: 2007-06-15
• 公開（公告）號: CN101070793A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 田碩;李立國;歐陽明高
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F02D43/04
• 分類號: F02D43/04;F02D41/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

基于曲軸絕對轉角傳感器的發(fā)動機噴射及點火控制裝置，屬于發(fā)動機電子控制技術領域。

背景技術

為提高發(fā)動機效率，減少發(fā)動機燃油消耗，減少發(fā)動機有害污染物排放，發(fā)動機需要根據(jù)曲軸位置對噴油器燃油噴射(柴油發(fā)動機)或火花塞點火(汽油發(fā)動機)進行精確控制。現(xiàn)有傳統(tǒng)發(fā)動機噴射、點火(其中的噴射、點火，以下簡稱噴射)控制系統(tǒng)包括曲軸信號齒及其傳感器、凸輪軸信號齒及其傳感器、噴油器或火花塞(其中的噴油器或火花塞，以下簡稱噴油器)和發(fā)動機電子控制單元，如圖1所示。隨曲軸飛輪旋轉，曲軸信號齒(信號孔)傳感器獲得帶缺齒的等角度脈沖信號，凸輪軸信號齒傳感器獲得帶多齒的等角度脈沖信號。在發(fā)動機控制程序中，通過對曲軸脈沖信號進行計數(shù)，并通過瞬時轉速計算插值方法獲得當前曲軸轉角位置。再利用凸輪軸信號確定噴射缸，完成噴射過程。

這種辦法原理上是相對脈沖計數(shù)原理，受曲軸信號齒密度限制，所得到的曲軸轉角位置分辨率較低(通常3~6度)。且還受齒加工精度影響，轉角精度也不高(通常0.5度)，不能直接滿足高精度控制需求。為了進一步提高控制精度(如0.1度)，在發(fā)動機控制中往往還需要進一步進行數(shù)據(jù)處理(如曲軸瞬時轉速信號對脈沖信號進行插值估算)。這種方法不僅得到的轉角位置信息不夠精確，還使得噴射控制程序變得復雜，且對需要單片機的運算速度較高。

混合動力汽車技術在傳統(tǒng)單獨由發(fā)動機驅動的動力系統(tǒng)中加入了電機進行電力輔助驅動，從而有效的降低了車輛的燃油消耗和有害物排放。集成啟動發(fā)電機(其中的集成啟動發(fā)電機，簡稱ISG)混合動力系統(tǒng)是一種廣泛應用于轎車、SUV等小型車輛的混合動力構型，其將發(fā)動機飛輪和電機二者合二為一，用電機轉子替代了原有發(fā)動機的飛輪，電機定子替代飛輪殼，將電機集成到了發(fā)動機原有飛輪位置。由于其二者的緊密結合，又將電機和發(fā)動機統(tǒng)稱為ISG混合動力發(fā)動機(其中的ISG混合動力發(fā)動機，簡稱混合動力發(fā)動機)。

混合動力發(fā)動機中的電機通常為交流永磁同步電機。由于電機需要根據(jù)轉子位置對定子電流進行精確控制，因此需要精確獲得轉子位置信號。其控制系統(tǒng)主要包括ISG電機控制器和絕對轉角傳感器，如圖2所示。其中絕對轉角傳感器安裝于轉子上，與發(fā)動機曲軸信號齒及其傳感器測量的是同一個曲軸轉角。絕對轉角傳感器通常為非接觸式傳感器。具有抗沖擊振動性強，壽命長，信號分辨率高(如0.044度)，精度高(如0.2度)，響應快(如0.5微秒)，最大跟蹤轉速高(如30,000轉/分鐘)等特點。

在上述已經具備了絕對轉角傳感器的混合動力發(fā)動機控制系統(tǒng)中，現(xiàn)有發(fā)動機控制系統(tǒng)仍然沿用傳統(tǒng)曲軸信號齒(信號孔)方法獲得曲軸轉角信號，而絕對轉角傳感器得到的轉角位置信號只被電機控制系統(tǒng)所使用。處于同一個系統(tǒng)中的兩個部件，獨立使用自己的轉角傳感器，不僅是對傳感器資源和成本的浪費，同時也沒有完全發(fā)揮精度更高性能優(yōu)良絕對轉角傳感器的優(yōu)勢。

對于非混合動力的傳統(tǒng)發(fā)動機，通過安裝絕對轉角傳感器替代現(xiàn)有的曲軸信號齒及其傳感器，不僅可以提高發(fā)動機噴射控制精度，更可以簡化噴射控制程序，同時為發(fā)動機管理系統(tǒng)提供了實現(xiàn)更多系統(tǒng)功能的可能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為更精確的控制發(fā)動機噴射和點火以進一步降低發(fā)動機燃油消耗、降低有害污染物排放。

提出了一種基于曲軸絕對轉角傳感器的發(fā)動機噴射控制系統(tǒng)，包括控制電路和控制流程。

其中控制電路的特征在于，包括絕對轉角傳感器、凸輪軸信號齒及其傳感器、D觸發(fā)器、比較器、邏輯門和單片機。其中：

(1)絕對轉角傳感器數(shù)據(jù)輸出與D觸發(fā)器輸入端相連；

(2)單片機PWM輸出模塊與絕對轉角傳感器輸入和D觸發(fā)器時鐘輸入相連；

(3)凸輪軸信號傳感器與單片機第1數(shù)據(jù)輸入端口相連；

(4)D觸發(fā)器輸出與開始比較器輸入端口P、結束比較器輸入端口P和單片機第2數(shù)據(jù)輸入端口相連；

(5)單片機第1數(shù)據(jù)輸出端口與開始比較器Q輸入端口相連；

(6)單片機第2數(shù)據(jù)輸出端口與結束比較器Q輸入端口相連；

(7)開始比較器P＝Q輸出端口和P＞Q輸出端口與或門相連；

(8)結束比較器P＝Q輸出端口和P＞Q輸出端口與與非門相連；

(9)活門輸出端口、與非門輸出端口與第0與門輸入端口相連；

(10)第0與門輸出端口與單片機外部中斷輸入端口、第1與門、第2與門、第3與門、第4與門輸入端口相連；

(11)單片機第3數(shù)據(jù)輸出端口與第1與門輸入端口相連；

(12)單片機第4數(shù)據(jù)輸出端口與第2與門輸入端口相連；